(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する導波管と、
前記第一導波路の径方向の断面と同形同大の表面をなし前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路と、前記第二導波路の外側において前記スタブの開口端部外周に外接可能で前記第二導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部と、を有する被接続部と、
を備え、
前記枠部が電気的に連続するように複数配置された金属バンプからなる導波管接続構造。
【請求項２】
所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する導波管と、
前記第一導波路の径方向の断面と同形同大の表面をなし前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路と、前記第二導波路の外側において前記スタブの開口端部外周に外接可能で前記第二導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部と、を有する被接続部と、
を備え、
前記枠部は、
前記第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するとともに電気的に連続するように複数配置されて前記被接続部の内方へ延在するビアと、
前記第二導波路の壁面から前記ビアまでを電気的に金属平面と等価となるように接続する複数または面状の内層配線と、
を有する導波管接続構造。
【請求項３】
所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する導波管と、
前記第一導波路の径方向の断面と同形同大の表面をなし前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路と、前記第二導波路の外側において前記スタブの開口端部外周に外接可能で前記第二導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部と、を有する被接続部と、
を備え、
前記被接続部が樹脂層と金属層とを有する樹脂基板である導波管接続構造。
【請求項４】
所定の波長の電磁波を伝達させる第一導波路を有する導波管の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外側に離れた輪郭線に内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすスタブを形成する第１の工程と、
前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路を有する被接続部においてこの第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するように前記第一導波路に電気的に接続された電気的に連続するように複数配置された金属バンプからなる電気伝導性の枠部を形成する第２の工程と、
前記スタブの開口端部が前記枠部に内接する位置に合わせた後に前記導波管と前記被接続部とを押圧固定して前記第一導波路と前記第二導波路とを接続するする第３の工程と、
を有する導波管接続方法。
【請求項５】
所定の波長の電磁波を伝達させる第一導波路を有する導波管の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外側に離れた輪郭線に内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすスタブを形成する第１の工程と、
前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路を有する被接続部において、この第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するとともに電気的に連続するように複数配置されて前記被接続部の内方へ延在するビアと、前記第二導波路の壁面から前記ビアまでを電気的に金属平面と等価となるように接続する複数または面状の内層配線と、を有し、前記第一導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部を形成する第２の工程と、
前記スタブの開口端部が前記枠部に内接する位置に合わせた後に前記導波管と前記被接続部とを押圧固定して前記第一導波路と前記第二導波路とを接続するする第３の工程と、
を有する導波管接続方法。
【請求項６】
所定の波長の電磁波を伝達させる第一導波路を有する導波管の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外側に離れた輪郭線に内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすスタブを形成する第１の工程と、
前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路を有し、樹脂層と金属層とを有する樹脂基板である被接続部において、この第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するように前記第一導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部を形成する第２の工程と、
前記スタブの開口端部が前記枠部に内接する位置に合わせた後に前記導波管と前記被接続部とを押圧固定して前記第一導波路と前記第二導波路とを接続するする第３の工程と、
を有する導波管接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管接続構造および導波管接続方法に関する。
本願は、２００８年８月２９日に、日本に出願された特願２００８−２２１８７３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報通信技術の発展に伴い、ミリ波帯の民生用の装置への応用が期待されている。ミリ波帯は、例えばデジタル信号の高速伝送や自動車レーダ用途に用いられる。民生用の装置では、小型・薄型・低コストが要求される。そのため、昨今のデジタル信号伝送や自動車レーダでは、伝送路やアンテナを樹脂基板上に作るなどしている。これにより、小型・薄型・低コストの要求を達成しようとしている。
このような装置の例として、特許文献１には、誘電体基板１０１の上面に形成された高周波線路１０２と、誘電体基板１０１の下面の高周波線路１０２の一端部の直下の部位に形成された枠状の接続電極１０４と、貫通孔１０５の内面に導体層１０６が形成されるとともに導体層１０６の上端が接続電極１０４に全周にわたって電気的に接続された導波管部１０７を有する配線基板１００Ｂと、高周波線路１０２を伝送する伝送モードを、導波管部１０７を伝送する導波管モードに変換する変換部１０３とを具備する高周波モジュールが記載されている（図１８参照）。
この特許文献１に記載の高周波モジュールは、高周波基板１００Ａ内の高周波線路１０２を伝送される信号の伝送モードを導波管モードに変換し、導波管部１０７を介して高周波基板１００Ａに接続された配線基板１００Ｂに信号を伝送する。【０００３】
しかしながら、この特許文献１に開示された技術にはいくつかの問題がある。
問題の一つは、導波管部での接続を確実にするために半田等を使用していることである。半田等を使用するのは、導波管の接続部に隙間が出来て電気接続が不完全だと信号が導波管外に漏れだして挿入損失が大きくなることを防止するためである。しかし、接続面の半田量が必要量よりも少ない場合には、電気接続が不完全になる。また、接続面の半田量が必要量よりも多い場合には、所望の接続部以外に半田等が漏れだし、接続部での導波管形状が設計と異なってしまう。いずれの場合にも挿入損失が増加する。
さらに、半田等を使用することで材料費や組立費などが増加するという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０４１９６６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、導波管と樹脂基板とを接続する際に、半田等のソルダを使用することなく導波路接続が出来、かつ接続が不完全な状態でも挿入損失の増加を抑えることが出来る導波管接続構造および導波管接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様による導波管接続構造は、所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する導波管と、前記第一導波路の径方向の断面と同形同大の表面をなし前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路と、前記第二導波路の外側において前記スタブの開口端部外周に外接可能で前記第二導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部と、を有する被接続部と、を備え、前記枠部が電気的に連続するように複数配置された金属バンプからなる。
【０００７】
本発明の一態様による導波管接続構造は、所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する導波管と、前記第一導波路の径方向の断面と同形同大の表面をなし前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路と、前記第二導波路の外側において前記スタブの開口端部外周に外接可能で前記第二導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部と、を有する被接続部と、を備え、前記枠部は、前記第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するとともに電気的に連続するように複数配置されて前記被接続部の内方へ延在するビアと、前記第二導波路の壁面から前記ビアまでを電気的に金属平面と等価となるように接続する複数または面状の内層配線と、を有する。
【０００８】
本発明の一態様による導波管接続構造は、所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する導波管と、前記第一導波路の径方向の断面と同形同大の表面をなし前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路と、前記第二導波路の外側において前記スタブの開口端部外周に外接可能で前記第二導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部と、を有する被接続部と、を備え、前記被接続部が樹脂層と金属層とを有する樹脂基板である。
【０００９】
本発明の一態様による導波管接続方法は、所定の波長の電磁波を伝達させる第一導波路を有する導波管の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外側に離れた輪郭線に内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすスタブを形成する第１の工程と、前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路を有する被接続部においてこの第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するように前記第一導波路に電気的に接続された電気的に連続するように複数配置された金属バンプからなる電気伝導性の枠部を形成する第２の工程と、前記スタブの開口端部が前記枠部に内接する位置に合わせた後に前記導波管と前記被接続部とを押圧固定して前記第一導波路と前記第二導波路とを接続するする第３の工程と、を有する。
【００１０】
本発明の一態様による導波管接続方法は、所定の波長の電磁波を伝達させる第一導波路を有する導波管の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外側に離れた輪郭線に内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすスタブを形成する第１の工程と、前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路を有する被接続部において、この第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するとともに電気的に連続するように複数配置されて前記被接続部の内方へ延在するビアと、前記第二導波路の壁面から前記ビアまでを電気的に金属平面と等価となるように接続する複数または面状の内層配線と、を有し、前記第一導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部を形成する第２の工程と、前記スタブの開口端部が前記枠部に内接する位置に合わせた後に前記導波管と前記被接続部とを押圧固定して前記第一導波路と前記第二導波路とを接続するする第３の工程と、を有する。
【００１１】
本発明の一態様による導波管接続方法は、所定の波長の電磁波を伝達させる第一導波路を有する導波管の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外側に離れた輪郭線に内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすスタブを形成する第１の工程と、前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路を有し、樹脂層と金属層とを有する樹脂基板である被接続部において、この第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するように前記第一導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部を形成する第２の工程と、前記スタブの開口端部が前記枠部に内接する位置に合わせた後に前記導波管と前記被接続部とを押圧固定して前記第一導波路と前記第二導波路とを接続するする第３の工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の導波管及び導波管接続構造によれば、導波管と樹脂基板とを接続する際に、半田等のソルダを使用することなく導波路接続が出来、かつ接続が不完全な状態でも挿入損失の増加を抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の導波管を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の導波管を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の導波管を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の樹脂基板を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の樹脂基板を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の導波管と樹脂基板の接続状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の効果を示す挿入損失のグラフである。
【図８】従来構造の導波管と樹脂基板の接続状態を示す断面図である。
【図９】従来構造の挿入損失のグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施形態の樹脂基板が反った場合を示す断面図である。
【図１１】従来構造の樹脂基板が反った場合の接続状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の樹脂基板を示す平面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態を示す断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態の樹脂基板の内層パターンを示す平面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態の樹脂基板の内層パターンを示す平面図である。
【図１８】背景技術の高周波モジュールの構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の導波管及び導波管接続構造について図１から図６を参照して説明する。図１は、導波管筐体１の平面図である。図２は、導波管筐体１の斜視図である。図３は、図１の導波管筐体１のＡ−Ａ’断面図である。図４は、導波管筐体１が接続される樹脂基板１１（被接続部）を示す平面図である。図５は、図４に示す樹脂基板１１のＢ−Ｂ’断面図である。図６は、導波管筐体１と樹脂基板１１との接続状態を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、導波管筐体１は、導波管伝送路を実現する筐体である。本実施形態の導波管筐体１は、銅を切削加工し、その上に金メッキしている。導波管筐体１の内部には、第一導波路２が形成されている。本実施形態では、第一導波路２は、方形になっている。
【００１９】
図１〜図３に示すように、導波管筐体１は、第一導波路２の内部を伝送させる電磁波Ｒの波長λを基準に、第一導波路２の壁面から波長λの１／４だけ離れた位置において導波管筐体１を掘りこんで形成したスタブ３を有する。スタブ３の掘りこみ深さは、波長λの１／４である。スタブ３の掘りこみ位置は、その外周が第一導波路２の壁面から波長λの１／４の距離である。また、スタブ３は、第一導波路２の内壁部から波長λの１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に内接する。また、本実施形態では、スタブ３の壁面及び底面は全て金メッキされている。スタブ３の内部空間は空洞であり、空気が充填されている。また、図３に示すように、本実施形態ではスタブ３は、第一導波路２の軸線方向に掘り込まれている。
【００２０】
図４は、導波管筐体１が接続される樹脂基板１１の平面図である。図５は、導波管筐体１が接続される樹脂基板１１の断面図である。樹脂基板１１には、内部構造を図示していない導波管構造の第二導波路１２が形成されている。
樹脂基板１１は、導波管筐体１に接続される。そのため、樹脂基板１１の内部に形成される第二導波路１２の寸法は、導波管筐体１の第一導波路２と同じであることが望ましい。
【００２１】
図５に示すように、樹脂基板１１の導波管筐体１との接続面の第二導波路１２から波長λの１／４離れた位置に、枠部となる金属壁１４が形成されている。金属壁１４は、第二導波路１２と電気的に接続する。図４、図５では、金属壁１４と第二導波路１２とが、樹脂基板１１の表面の銅箔１５を介して電気的に接続されている。ただし、図４では、第二導波路１２と銅箔１５との接続は図示していない。
【００２２】
金属壁１４は、銅のメッキで形成することが好ましい。また、金属壁１４は、その内壁が第二導波路１２から波長λの１／４離れた位置となるように配置する。金属壁１４を厚いメッキで形成すると、作成コストがかさむなどの問題が生じる。そのため、金属壁１４の厚さは、５０ミクロン程度とすることが望ましい。
【００２３】
図６は、導波管筐体１と樹脂基板１１を接続した状態での断面図である。導波管筐体１と樹脂基板１１を接続する場合、樹脂基板１１の接続面には金属壁１４が形成されているので、導波管筐体１と金属壁１４とが接触する。導波管筐体１と金属壁１４とが接触する。これにより、第一導波路２及び第二導波路１２の壁面から金属壁１４までが、導波管筐体１と樹脂基板１１の接続面の銅箔１５と金属壁１４とを接地面とした波長λの１／４の第二スタブ５となる。
【００２４】
導波管筐体１と樹脂基板１１とは、図示しないねじ止め機構によってねじ止めされる。樹脂基板１１の金属壁１４は、導波管筐体１のスタブ３に外接する位置で押圧固定される。
【００２５】
第一導波路２及び第二導波路１２から波長λの１／４の位置には、金属壁１４の内壁とスタブ３の外周が位置する。そのため、図６に示すように、波長λの１／４の第二スタブ５と、波長λの１／４のスタブ３とが繋がる。そして、第一導波路２及び第二導波路１２の壁面から波長λの１／２の長さをなすチョーク溝２０が生じる。
【００２６】
以上に説明する構成の、本実施形態の導波管及び導波管接続構造の作用について、図６から図１１を参照しながら説明する。
図６に示すように、導波管筐体１の先端１ａ側から波長λの電磁波Ｒ（不図示）が第一導波路２へ進入する。これにより、電磁波Ｒは、第一導波路２の内部の金メッキされた面を反射しながら基端１ｂ側へ伝達される。
【００２７】
電磁波Ｒは、第一導波路２の基端１ｂに到達する。電磁波Ｒの一部は、チョーク溝２０の内部へ進行する。これにより、チョーク溝２０への入射波は、第二スタブ５を介してスタブ３へ入射し、スタブ３の底面３ａで反射する。その後、電磁波Ｒは、スタブ３から第二スタブ５を介して第一導波路２と第二導波路１２とのつなぎ目に到達する。
【００２８】
第二スタブ５とスタブ３とで形成される波長λの１／２のチョーク溝２０の先端は、スタブ３の溝の先端である。スタブ３は、金属の導波管筐体１に掘りこんで形成されているので、その先端は電気的に短絡となる。波長λの１／２のチョーク溝２０の片端が短絡の場合、その他端は短絡となる。よって、導波管筐体１と樹脂基板１１とが接続される場合、導波管筐体１内の第一導波路２と樹脂基板１１内の第二導波路１２とは、電気的な短絡を実現した理想的な状態で接続されることと等価となる。これにより、電磁波Ｒは、第一導波路２からチョーク溝２０を介して第二導波路１２へと伝送される。
【００２９】
なお、導波管筐体１と樹脂基板１１とが接続される際に、図示していない接続ネジのネジ止め不良や、樹脂基板１１の反りなどの理由で、導波管筐体１と樹脂基板１１上の金属壁１４との電気的接続が不完全となることがある。
【００３０】
本実施形態では、導波管筐体１と樹脂基板１１との接続部は金属壁１４である。また、金属壁１４は、第一導波路２や第二導波路１２から波長λの１／４の位置に配置されている。また、金属壁１４は、スタブ３の短絡端からも波長λの１／４のところに位置している。
スタブ３の片端が短絡の場合、その他端は開放となり、スタブ３の底が短絡端となる。そのため、導波管筐体１と金属壁１４との接続が完全、不完全に関わらず、スタブ３の開口端部である導波管筐体１と金属壁１４との接続部は電気的に開放となる。
【００３１】
前述の通り、導波管筐体１と樹脂基板１１と金属壁１４とからなる第二スタブ５の長さは、波長λの１／４である。波長λの１／４の第二スタブ５の片端が開放の場合、その他端は短絡となる。導波管筐体１と金属壁１４との接続部は、その接続が完全であるか不完全であるかにかかわらず電気的に開放となる。その結果、第二スタブ５の他端、つまり第一導波路２と第二導波路１２との壁面部は、電気的に短絡となる。つまり、本実施形態では、導波管筐体１と樹脂基板１１との接続が不完全でも、導波管筐体１内の第一導波路２と樹脂基板１１内の第二導波路１２とは、電気的な短絡を実現した理想的な状態で接続されることと等価となる。
【００３２】
次に、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。
図７は、図６に示した導波管筐体１と樹脂基板１１の接続が完全な場合と不完全な場合での、導波管筐体１から樹脂基板１１への挿入損失を３次元電磁界解析にて求めたものである。
本実施例の導波管筐体１及び樹脂基板１１は、７２ＧＨｚを中心周波数として設計されている。また、本実施例では、電磁波Ｒの周波数を７２ＧＨｚにして解析している。グラフの横軸は周波数であり、縦軸は挿入損失である。グラフｇ１１は、導波管筐体１と樹脂基板１１との距離が０、つまり、図６のように導波管筐体１と樹脂基板１１とが接続されている場合の解析結果を示している。
グラフｇ１２、ｇ１３、ｇ１４、ｇ１５、ｇ１６は、導波管筐体１と樹脂基板１１とが接続されず、その距離を１００ミクロン、２００ミクロン、３００ミクロン、４００ミクロン、５００ミクロンとした場合の解析結果を、それぞれ示している。
【００３３】
図９は、図８に示すようなスタブのない従来の導波管筐体２１と金属壁のない樹脂基板３１とが接続された場合の特性を示している。グラフの横軸は周波数であり、縦軸は挿入損失である。グラフｇ２１、ｇ２２、ｇ２３、ｇ２４、ｇ２５、ｇ２６は、接続が完全な場合と不完全な場合とでの第一導波路２２から第二導波路３２への電磁波Ｒの挿入損失を、導波管筐体１と樹脂基板１１との距離を、０ミクロン、１００ミクロン、２００ミクロン、３００ミクロン、４００ミクロン、５００ミクロンとした場合の解析結果を、それぞれ示している。
【００３４】
図９で示すように、図８に示すスタブのない従来の導波管接続構造では、導波管筐体１と樹脂基板３１との隙間が広がるに従って挿入損失が増加している。これは、導波管筐体２１と樹脂基板３１との隙間から電磁波Ｒが漏れだしていることを示している。
一方、図７に示した本実施形態の場合、導波管筐体１と樹脂基板１１との隙間が広がるにつれて挿入損失は増す。しかし、挿入損失の増加の程度は、図９と比較して明らかに小さい。特に中心周波数である７２ＧＨｚの近傍では、導波管筐体１と樹脂基板１１との隙間によって生じる挿入損失が顕著に抑制されている。
すなわち、本実施例の導波管接続構造によって導波管筐体１と樹脂基板１１との隙間から漏れ出す電磁波Ｒの量を減少させることができる。
【００３５】
以下では、樹脂基板１１の反りが微小である場合の本実施形態の導波管接続構造の作用について詳述する。
図８に示す従来の導波管接続構造では、５０ミクロン以下の微小な反りが樹脂基板３１に生じた場合には、図１１の様に導波管筐体２１と樹脂基板３１との接続が不完全になり隙間があく。その結果、導波管筐体２１と樹脂基板３１との間の挿入損失が増えてしまう。
一方、図１０に示すように、本実施形態の導波管接続構造では、樹脂基板１１には厚さ５０ミクロン程度の金属壁１４が形成されている。そのため、樹脂基板１１の反り量が５０ミクロン以下の場合には、樹脂基板１１上の金属壁１４と導波管筐体１との接続はその完全性が保たれる。よって、上述のように金属壁１４と導波管筐体１とが離間した場合でも電磁波Ｒの中心周波数付近での挿入損失の増加を抑制することができる。したがって、本実施形態では、樹脂基板１１が微小に反った場合でも挿入損失無く導波管筐体１から樹脂基板１１へ伝送が出来る。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法によれば、導波管筐体１と樹脂基板１１とが金属壁１４を介して接続される。また、金属壁１４と導波管筐体１と樹脂基板１１との隙間であるスタブ３及び導波管筐体１に形成された第二スタブ５によってチョーク溝２０が形成されている。そのため、第一導波路２を持つ導波管筐体１と第二導波路１２を持つ樹脂基板１１とを接合する際、導波管筐体１と樹脂基板１１とのネジ止め不良や樹脂基板１１の反りなどの理由で導波管筐体１と樹脂基板１１との接合が不完全になった場合でも電磁波Ｒの挿入損失の増加を抑えることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では金属壁１４において導波管筐体１と樹脂基板１１との接合が不完全になった場合でも挿入損失の増加を抑えることが出来る。そのため、確実な接合を実現するために従来使用してきた半田等のソルダを使用する必要が無くなる。その結果、材料費や組立費の低減を実現出来る導波管及び導波管接続構造を提供することが出来る。
【００３８】
また、本実施形態では、導波管筐体１が樹脂基板１１に接続された際には、導波管筐体１と樹脂基板１１の金属壁１４とが接触する。これにより、第一導波路２および第二導波路１２の壁面から金属壁１４までが導波管筐体１と樹脂基板１１と金属壁１４とを接地面とした波長λの１／４の第二スタブ５となる。また、金属壁１４に内接するスタブ３が、波長λの１／４の溝となる。そして、導波管筐体１と樹脂基板１１と金属壁１４とを接地面とした波長λの１／４の第二スタブ５と金属壁１４に内接するスタブ３とを合わせて第一導波路２および第二導波路１２の壁面から波長λの１／２のスタブを形成する。
【００３９】
第二スタブ５とスタブ３とで形成される波長λの１／２のスタブの先端は、スタブ３の溝の先端となる。また、スタブ３は、金属の導波管筐体１に形成されている。そのため、導波管筐体１の先端は、電気的に短絡となる。波長λの１／２のスタブの片端が短絡の場合、その他端は短絡となることが知られている。よって、導波管筐体１と樹脂基板１１が接続される場合、導波管筐体１内の第一導波路２と樹脂基板１１内の第二導波路１２とは電気的な短絡を実現した理想的な状態で接続される。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法について図１２を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１の実施形態の導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、導波管筐体１に代えて嵌合溝４６が形成された導波管筐体４１を備える点で第１の実施形態と構成が異なっている。
この嵌合溝４６の深さは金属壁１４の厚さ以下であることが望ましい。この嵌合溝４６は、スタブ４３の開口端部に外接すると共に金属壁１４を接触する位置に形成される。これにより、導波管筐体４１と樹脂基板１１上とを接続する際に高い位置精度で容易に接続することが出来る。
加えて、この嵌合溝４６があることで、導波管筐体４１と樹脂基板１１が反りなどの理由で完全に接続出来ない場合でも、導波管筐体４１と樹脂基板１１の間に隙間が空くことを防ぐことが出来る。そして、第一導波路４２と第二導波路１２との接続部分からの電磁波Ｒの漏れ出しを防ぐことができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法について図１３、図１４を参照して説明する。
第３の実施形態では第二導波路５２から波長λの１／４だけ離れた位置に、枠部として金属壁１４に代えて金属バンプ５６を樹脂基板５１上に備える点で第１の実施形態と構成が異なっている。金属バンプ５６は、半田あるいは金などからなる突起電極であることが最適であるが、他の導体からなる電極であってもよい。金属バンプ５６は、銅箔５５に電気的に接続されている。銅箔５５は、第二導波路５２と電気的に接続されている。金属バンプ５６は、波長λの１／１０程度の間隔で複数配置されることが最適である。すなわち、金属バンプ５６は、物理的には連続しておらず、電気的に連続する金属とみなされる間隔をもって配置されている。このように、物理的に連続しない金属バンプ５６を枠部として採用しても、金属バンプ５６が電気的に連続と見なすことが出来る。よって、金属バンプ５６は、第１の実施形態の金属壁１４と同等の効果を有する。
【００４３】
金属バンプ５６は、半導体チップのフリップチップ接続に広く使われる。本実施形態のような構成にすることで、導波管導波路接続の片方が半導体チップであるときなどに、フリップチップ接続のための金属バンプ形成工程と、本実施形態の枠部の形成工程とを共有できる。よって、枠部を形成するための工数及びコストを削減することができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態の導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法について図１５〜図１７を参照して説明する。図１５は、本発明の第４の実施形態の導波管接続構造の構成を説明するための図である。図１６は、本発明の第４の実施形態の樹脂基板の銅箔６５およびビア６８を示した平面図である。図１７は、本発明の第４の実施形態の樹脂基板の内層パターン６７およびビア６８を示した平面図である。
【００４５】
図１５に示すように、樹脂基板６１内には詳細を図示していない第二導波路６２が設けられており、導波管筐体１との接合面には銅箔６５が設けられている。第二導波路６２から波長λの１／４の位置には、ビア６８が設けられている。ビア６８は、樹脂基板１１の層間を電気的に接続するブラインドビア構造である。ビア６８は、第二導波路６２から電気長で波長λの１／４の位置までの銅箔が無い銅箔６５と、導波路から電気長で波長λの１／４の位置までに形成された内層パターン６７に接続されている。また、ビア６８は、電気的に連続とみなすことができる間隔をあけて複数配置されている。
【００４６】
さらに、本実施形態では、第二スタブ６９は樹脂基板６１内に形成されている。また、第二スタブ６９内が樹脂基板５１の誘電体にて充填されている。第二スタブ６９の電気長を波長λの１／４とした場合には、空気が充填された第１の実施形態の第二スタブ５よりも実際の長さは短くなる。
この際、第二スタブ６９は、図６の第二スタブ５よりも短い寸法にて波長λの１／４を実現する。よって、導波管筐体に形成されるスタブ３の位置も、この第二スタブ５の長さに合わせる必要がある。すなわち、ビア６８の第二導波路６２側の端面とスタブ３の導波路に対して遠い端面とが、第一導波路２から同じ距離になるようにする。これにより、第１の実施形態と同様に、枠部によってスタブ３を囲繞して電気長として波長λの１／２をなすチョーク溝を形成する。
【００４７】
本実施形態では、導波管筐体１と樹脂基板６１とが接触した際に、内層パターン６７と、ビア６８と、導波管筐体１とによって波長λの１／４の長さとなる第二スタブ６９が構成される。また、第二スタブ６９とスタブ３とによってチョーク溝７０が構成される。このような構成でも、第１の実施形態と同様に、第一導波路２と第二導波路６２とを電気的に短絡状態として接続することができる。
また、本実施形態では、第二スタブ６９には誘電体が充填されている。そのため、他の実施形態と比べて第二スタブ６９を小型化することができる。
【００４８】
上述した各実施形態の導波管及び導波管接続構造によれば、導波路構造を持つ導波管と被接続部とを接合する際、導波管と被接続部とのネジ止め不良や被接続部の反りなどの理由で導波管と被接続部との接合が不完全になった場合でも挿入損失の増加を抑えることができる。
さらに、導波管と被接続部との接合が不完全になった場合でも挿入損失の増加を抑えることが出来る。そのため、確実な接合を実現するために従来使用してきた半田等のソルダを使用する必要が無くなる。その結果、材料費や組立費の低減を実現出来る導波管及び導波管接続構造を提供することが出来る。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明の実施形態では、導波管筐体１は銅を基体として金でめっきされた構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、基体は、銅に限る必要はなく他の金属でも金属合金でも良いし、切削加工ではなく鋳物でも他の工法で作られたものでも良い。
さらに導波管筐体１において基体を金でめっきして構成する必要はなく、他の構成を採用してもよい。また、導波管筐体は、絶縁体の表面に金属をメッキなどしたものを用いてもよい。この場合でも、上述した実施形態の効果を奏することができる。
【００５０】
また、本発明の実施形態の導波路の断面形状は図１に示した方形のみならず、円形などでも良い。なお、導波路の寸法は、日本工業規格（ＪＩＳ）等にも規定されているため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５１】
また、本発明の実施形態のスタブ３は、導波管筐体１と同様の金メッキが施された構成を採用したが、これに限らず、スタブ３が電気伝導性を有する適宜の構成とすることができる。特に電気伝導性の基体によって導波管筐体を構成すると、スタブ３を掘りこむ以外に電気伝導性を付与する追加の工程を省略することができるため、スタブ３を形成するための追加コストを抑えることができる。
【００５２】
また、本発明の実施形態では、スタブ３内部には空気が充填されている構成を採用したが、これに限らず例えば誘電体を充填してもよい。誘電体が充填される場合には、充填される誘電体の比誘電率から算出される電気長が波長λの１／４となるような深さにスタブを構成する。この場合でも、上述した実施形態の効果を奏することができる。
【００５３】
また、本発明の実施形態では、導波管筐体１の接続先として樹脂基板１１が示されているが、接続先は樹脂基板に限ることなく、導波管構造を持つ適宜の被接続部を用いてもよい。この場合でも、上述した実施形態の効果を奏することができる。
【００５４】
また、本発明の実施形態では、波長λの１／４の長さのスタブ３及び第二スタブ５を組み合わせて波長λの１／２の長さのチョーク溝を構成しているが、これに限られるものではない。例えば、スタブ３と第二スタブ５との長さの和が波長λの１／２の長さとなる適宜の組み合わせを採用することができる。
さらに本発明の実施形態ではスタブ３は第一導波路の軸線方向に沿うように形成され、第二スタブ５は第一導波路の径方向に沿うように形成されているが、これに限られるものではない。例えば、スタブ３と第二スタブ５とが直交していなくてもよいし、複数の折れ曲がりを有する構造であっても、組み合わせた結果波長λの１／２のスタブを実現してもよい。この場合でも、上述した実施形態の効果を奏することができる。
【００５５】
また、本発明の実施形態では、金属壁１４は樹脂基板上に銅メッキを施している。これは、一般の樹脂多層基板では、その配線を形成するために銅メッキをすることが一般的であり、このプロセスを用いることで容易に形成が可能だからである。銅メッキ以外の方法であっても、例えば銅以外の導体を接着して金属壁を構成してもよいし、絶縁物を接着した後に表面をメッキするなどの方法で金属壁を形成しても良い。
【００５６】
また、本発明の第１の実施形態では、金属壁の高さを５０ミクロンとする構成としたが、これに限らずどのような高さであってもよい。例えば、樹脂基板１１と導波管筐体１との隙間に第二スタブ５が形成されるような適宜の高さとすることができる。
【００５７】
また、本発明の第４の実施形態では、樹脂基板６１内に形成する内層パターン６７とビア６８は、樹脂多層基板として広く使われている銅にて形成される構成を採用したが、これに限られるものではない。内層パターン６７とビア６８を、他の金属材料によって構成してもよい。この場合でも、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の活用例として、例えばミリ波帯を使用してハイビジョン信号をチューナやレコーダから壁掛けテレビなどの薄型テレビに無線伝送するデジタル信号伝送モジュールや、ミリ波帯を使用して自動車の前方などの周囲を監視する自動車レーダモジュールなど、小型・薄型・低コストの実現が要求され多層基板をミリ波帯に使用するような装置が挙げられる。
【符号の説明】
【００５９】
１、２１、４１・・・導波管筐体、
２、２２、４２・・・第一導波路、
３、４３・・・スタブ、
５、６９・・・第二スタブ、
１１、３１、５１、６１・・・樹脂基板（被接続部）、
１２、３２、５２、６２・・・第二導波路、
１４・・・金属壁（枠部）、
１５・・・銅箔、
４６・・・嵌合溝、
５５・・・銅箔、
５６・・・金属バンプ（枠部）、
６５・・・銅箔、
６７・・・内層パターン（内層配線）、
６８・・・ビア（枠部）、
Ｒ・・・電磁波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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